顯然，斯普魯恩斯錯過了最後的機會。
三點二十分，「北京」號上的雷達探測到了正在向東航行的美軍重巡洋艦，只是距離太遠，還無法開火。
這個時候，美軍重巡洋艦並沒有探測到「北京」號。
主要是，美軍對海搜尋雷達的效能比中國海軍的差了一些，而且「保定」號在「北京」號的到來方向上。「北京」號上的雷達操作員知道「保定」號的確切位置，因此在處理雷達訊號的時候，可以把「保定」號反射的訊號排除在外，而美軍巡洋艦上的雷達操作員並不知道具體情況。
可以肯定，當時就算美軍戰艦探測到了「北京」號，也無法做出準確判斷。
三點四十五分，「北京」號九門主炮打出的齊射，把這場夜間海戰推向**。
首先遭到攻擊的，正是在之前擊傷了「保定」號與「唐山」號的兩艘美艦，即「路易絲維爾」號與「芝加哥」號重巡洋艦。
此時，美艦已經發現了「北京」號。
有趣的是，在用雷達探測到了中國海軍的四艘大型巡洋艦與防空巡洋艦之後，美艦依然沒有做出準確判斷，認為那是幾艘輕巡洋艦。直到「北京」號打出的炮彈落在「路易絲維爾」號附近，美軍艦長才猛然發現，他們遭到了重巡洋艦、或者說是大型巡洋艦的攻擊，對手不是輕巡洋艦。
訊息立即送到斯普魯恩斯手上，而這個時候，他所在的「約克城」號航母離「北京」號只有不到四十公里。
當時，「約克城」號航母上的雷達並沒啟動。
也就是說，「約克城」號根本沒有探測到中國戰艦，而「北京」號的對海搜尋雷達早就發現了「約克城」號。
遭到大型戰艦攻擊，這可不是開玩笑的事情。
要知道，「約克城」級航母上並沒有配備對海作戰的大口徑艦炮，最有威力的只是五英寸高平兩用炮。
即便是四艘重巡洋艦，也絕對不是中國海軍的大型巡洋艦與防空巡洋艦的對手。
斯普魯恩斯的第一反應，就是把另外兩艘重巡洋艦派上去，並且讓留在後面的輕巡洋艦跟上來。
當時，斯普魯恩斯沒有想到撤退。
要知道，所有跡象都表明，中國艦隊就在前面不遠處，而且再過三個小時，天色就將放亮，到時候艦載航空兵就能出動了。
問題是，第31艦隊能夠堅持三個小時嗎？
四點不到，炮戰進入到關鍵階段。
雙方都投入了四艘戰艦，而且都有能力打垮對手，只是主動權不在美軍手上，優勢也不在美軍這邊。
雖然「北京」級大型巡洋艦與「南京」級防空巡洋艦在設計的時候，並不是為了進行炮戰，但是兩種戰艦上配備的主炮，卻是當時世界上最先進的中等口徑艦炮，不管在威力、射程還是精度上，都優於當時任何一種重巡洋艦上的八英寸艦炮。更重要的是，中國戰艦上有效能先進的炮瞄雷達，而且在擊敗日本海軍之後，為各艘大型戰艦配備了以炮瞄雷達為核心的雷達火控系統。
美軍戰艦上也有炮瞄雷達，但是沒有火控系統。
最大的差別，就是中國戰艦上的各個炮組，都能夠直接利用炮瞄雷達提供的引數，不再需要統一指揮，而且雷達測出來的資料都是即時發給炮長的，讓炮長能用最短的時間瞄準目標。沒有火控系統的話，炮瞄雷達測到的資料將首先發給槍炮長，然後由槍炮長統一指揮所有炮組。
顯然，火控系統的最大作用就是提高了主炮的作戰效率。
在巡洋艦這種級別的炮戰中，誰的開火速度快，誰就有優勢。
理論上，八英寸艦炮的射速要比二百八十毫米與二百四十毫米艦炮高得多，但是在實戰中，中國海軍的四艘巡洋艦反而在射速上佔了上風，主要就是火控系統大幅度提高了炮擊效率。
射速比中國戰艦慢，美軍戰艦自然佔不到半點便宜。